(4) 工作温度宽,为-20~60℃; (5) 无记忆效应;
(6) 电池的生产和使用过程对环境不产生污染; (7) 价格低。 六、空气电池1
金属空气电池是用金属燃料代替氢能源而形成的一种新概念电池,有望成为新一代绿色能源。它具有无污染、放电电压平稳、高比能量、内阻小、储存寿命长、工艺技术要求较低、高比功率等优点。
1.锌空气电池
(1)锌空气电池是以空气中的氧气为正极活性物质,金属锌为负极活性物质的一种新型化学电源。锌空气电池是一种半蓄电池半燃料电池。首先,负极活性物质同锌锰、铅酸等蓄电池一样封装在电池内部,具有蓄电池的特点;其次,正极活性物质来自电池外部的空气中所含的氧,理论上有无限容量,是燃料电池的典型特征。
(2)锌空气电池具有如下优点:
①比能量高。锌空气电池理论比能量达到1350Wh/kg以上,实际比能量在1000Wh/kg以上,属于大容量高能化学电源。
②价格低廉。阳极活性物质锌来源丰富,价格便宜。阴极活性物质氧气来源于周围空气,基本等同于现在普通使用的铅酸蓄电池。
③性能稳定,放电平稳。因放电时阴极催化剂本身不起变化,加之锌电极电压稳定,故放电时电压变化很小。
④ 贮存寿命特佳。锌空气原电池实际上是属于贮备型电池。
⑤ 安全可靠,无污染。从生产到使用,从新产品到废品回收,都不会污染环境,更不会燃烧爆炸,堪称绿色能源。
(3)锌空气电池具有如下缺点:
①电解液中水分的蒸发或电解液的吸潮。 ②锌电极的直接氧化。 ③锌枝晶的生长。 ④电解液碳酸化。
⑤空气电极催化剂活性偏低。 2铝空气电池
铝空气电池是用高纯铝或铝合金作阳极,用空气(氧)电极作阴极,用碱或盐作电解液。在放电过程中阳极溶解,空气中的氧被还原而释放出电能。
铝空气电池具有如下优越性:
(1) 铝是一种活泼金属,比锌、镁之类金属更有吸引力。
(2)铝空气电池在现有的小型电池系统中具有最高的比能量。铝空气电池由于空气电极很薄,使得电池很轻巧,适用于便携式设备。
(3) 空气电池可携带燃料长距离行驶,节约能源,元件可快速更换,是电动自行车的理想电源。
(4) 安全可靠,无污染,从生产到使用,从新产品到废品回收,都不会污染环境,不会燃烧爆炸,堪称绿色能源。
(5) 铝的储量丰富,价格便宜,铝是地球上含量最丰富的金属元素之一。
(6) 铝空气电池无需充电,补充铝电极和电解液后即可产生电流。放电曲线平稳,放电时间长,操作方便。
(7) 铝电极的生产工艺和设备比较简单,投资少,研制费用低。可设计成电解液循环和不循环两种结构形式,便于因使用场合不同而进行设计。
七、蓄电池的充电方法1 1.蓄电池常规充电方法
蓄电池的常规充电方法主要有恒流充电法、分段电流充电法、恒压充电法、恒压限流充电法等。
(1) 恒流充电法
恒流充电法是通过调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方式使充电电流强度保持不变的充电方法。
(2) 分段电流充电法
在充电过程中,为更有效地利用电能而用逐渐减小电流的方法。二阶段充电法和三阶段充电法。
1) 二阶段充电法
二阶段充电法采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方法,如图所示。 2) 三阶段充电法
三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒电流充电,中间用恒电压充电。当电流衰减到预定值时,由第二阶段转换到第三阶段。这种方法可以将出气量减到最少,但作为一种快速充电方法使用,受到一定的限制。
(3) 恒压充电法
充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值,随着蓄电池端电压的逐渐升高,电流逐渐减少。
(4) 恒压限流充电法
为了克服恒压充电法中初期电流过大,而使充电设备不能承受的缺点,常采用恒压限流充电法来代替恒压充电法。在充电第一阶段,用恒定的电流充电;在蓄电池电压达到一定电压后,维持此电压恒定不变,转为第二阶段的恒压充电过程;当充电电流下降到一定值后,继续维持恒压充电大约一小时即可停止充电。
2.蓄电池快速充电法 (1) 蓄电池快速充电的原理
蓄电池的化学反应原理是制定快速充电方法的依据。快速充电要想方设法加快蓄电池的化学反应速度(提高充电电压或电流等),使之充电速度得到最大的提高;快速充电又要保证负极的吸收能力,使负极的吸收能力能够跟得上正极氧气产生的速度,同时要尽可能的消除蓄电池的极化现象。这一原理也表明,蓄电池的快速充电的速度是有上限的,不可能无限制的提高蓄电池的充电速度。
(2) 几种快速充电方法 1) 脉冲式充电法
脉冲充电法首先是用脉冲电流对蓄电池充电,然后停充一段时间,如此循环。 2) 变电流间歇充电法
变电流间歇充电法是建立在恒流充电和脉冲充电基础上。其特点是将恒流充电段改为限压变电流间歇充电段。充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法,保证加大充电电流,获得绝大部分充电量。充电后期采用定电压充电段,获得过充电量,将蓄电池恢复至完全充电态。
3) 变电压间歇充电法
变电压间歇充电法如图所示。与变电流间歇充电方法不同之处在于第一阶段的不是间歇恒流,而是间歇恒压。
八、蓄电池的性能测试 2 1.蓄电池充放电性能测试 (1)蓄电池充电性能测试
蓄电池充电性能主要是指充电效率、充电最高电压和耐过充能力等。
①充电效率是指电池在充电时充入电池的电能与所消耗的总电能之比,以百分数表示。充电电流的大小、充电方法、充电时的温度直接影响到充电效率。充电效率高表示电池接受充电的能力强,一般充电初期充电效率较高,接近100%,充电后期由于电极极化增加,充电效率下降,电极上伴随有大量的气体析出。
②充电最高电压是指在充电过程中电池所能达到的最高电压。充电电压越低,说明电池在充电过程中的极化就越小,电池的充电效率就越高,电池的使用寿命就有可能更长。
蓄电池应具有良好的耐过充能力,即使电池处于极端充电条件下,也能拥有较为优良的使用性能。
(2)蓄电池放电性能测试
电池的放电性能受放电时间、电流、环境温度、终止电压等因素影响,电池的放电方法有恒流放电、恒阻放电、恒压放电、恒压恒流放电、连续放电和间歇放电等,其中恒流放电是最常见的放电方法。
放电电流的大小直接影响到电池的放电性能,在标注电池的放电性能时,应标明放电电流的大小。电池的工作电压是衡量电池放电性能的一个重要指标,放电曲线反映了整个放电过程中工作电压的变化过程,是一个变化的值,因此,一般以中点电压来表示工作电压的大小。中点电压是指额定放电时间中点时刻电池的工作电压,主要用来衡量大电流放电系列电池高倍率放电的能力。
蓄电池的充放电性能可用电池充放电性能测试仪来测试。 2.电池容量的测试
电池容量的测试方法与电池放电性能的测试方法基本相同,有恒流放电、恒阻放电、恒压放电、恒压恒流放电、连续放电和间歇放电等。根据放电的时间和电流的大小可以计算电池的容量。对于恒流放电,电池容量等于放电电流和放电时间的乘积。恒流放电的电池容量不仅与放电电流有很大关系,而且与放电温度、充电制度、搁置时间等也有关系。
电池容量可以用专用的蓄电池容量检测仪测试。 3.电池寿命的测试
电池寿命是衡量电池性能的一个重要参数。在一定的充放电制度下,电池容量降至某一规定值之前,电池所能承受的循环次数,称为蓄电池的循环寿命。影响蓄电池循环寿命的因素有电极材料、电解液、隔膜、制造工艺、充放电制度、环境温度等,在进行寿命测试时,要严格控制测试条件。